Екологічна небезпека сучасних енергетичних комплексів Енергетика та екологічні проблеми Енергетика та проблеми екології

Інститут Транспорту та Зв'язку

Громадянська оборона

Тема: Екологічні проблеми енергетики

Тип: Реферат

Виконав: Сітніков Максим

група 3301 BN

Дата здачі на перевірку: ______ ___

Дата повернення на доопрацювання:______ ___

Залік/не залік

Викладач: Л.М. Загребіна

Рига-2004
Вступ

Існує образний вислів, що ми живемо в епоху трьох Е: економіка, енергетика, екологія. При цьому екологія як наука і спосіб мислення привертає дедалі більшу увагу людства.

Екологію розглядають як науку та навчальну дисципліну, яка покликана вивчати взаємини організмів та середовища у всій їх різноманітності. У цьому під середовищем розуміється як світ неживої природи, а й вплив одних організмів чи його угруповань інші організми та спільноти. Екологію іноді пов'язують тільки з вченням про довкілля або навколишнє середовище. Останнє в основі правильно з тим, однак, істотною поправкою, що середовище не можна розглядати у відриві від організмів, як і організми поза їх довкіллям. Це складові єдиного функціонального цілого, як і підкреслюється наведеним вище визначенням екології як науки про взаємовідносини організмів і середовища.

Такий двосторонній зв'язок важливо наголосити у зв'язку з тим, що це основне положення часто недораховується: екологію зводять лише до впливу середовища на організми. Помилковість таких положень очевидна, оскільки саме організми сформували сучасне середовище. Їм належить першорядна роль нейтралізації тих впливів на середу, які відбувалися і відбуваються з різних причин.

Концептуальні засади дисципліни. З моменту появи "Екологія" розвивалася в рамках біології практично протягом цілого століття - до 60-70-х років минулого сторіччя. Людина цих системах, зазвичай, не розглядався - вважалося, що його взаємини із середовищем підпорядковуються не біологічним, а соціальним закономірностям і є об'єктом суспільно-філософських наук.

Нині термін «екологія» суттєво трансформувався. Вона стала більш орієнтованою на людину у зв'язку з її виключно масштабним та специфічним впливом на середовище.

Сказане дозволяє доповнити визначення «екології» та назвати завдання, які вона покликана вирішувати нині. Сучасну екологію можна як науку, що займається вивченням взаємовідносин організмів, зокрема й людини, із середовищем, визначенням масштабів і допустимих меж впливу людського суспільства на середу, можливостей зменшення цих впливів чи його повної нейтралізації. У стратегічному плані - це наука про виживання людства і вихід з екологічної кризи, яка набула (або набуває) глобальних масштабів - у межах усієї планети Земля.

Стає все більш зрозумілим, що людина дуже мало знає про середовище, в якому він живе, особливо про механізми, які формують та зберігають середовище. Розкриття цих механізмів (закономірностей) – одне з найважливіших завдань сучасної екології.

Зміст терміну «екологія», таким чином, набув соціально-політичного, філософського аспекту. Вона стала проникати практично у всі галузі знань, з нею пов'язується гуманізація природничих та технічних наук, вона активно впроваджується у гуманітарні галузі знань. Екологія у своїй розглядається як як самостійна дисципліна, бо як світогляд, покликане пронизувати все науки, технологічні процеси та сфери діяльності людей.

Визнано тому, що екологічна підготовка повинна йти принаймні за двома напрямками через вивчення спеціальних інтегральних курсів та через екологізацію всієї наукової, виробничої та педагогічної діяльності.

Поряд з екологічною освітою істотна увага приділяється екологічному вихованню, з яким пов'язується дбайливе ставлення до природи, культурної спадщини, соціальних благ. Без серйозної загальноекологічної освіти вирішення цього завдання також є дуже проблематичним.

Тим часом, ставши у своєму роді модною, екологія не уникла вульгаризації розуміння та змісту. У ряді випадків екологія стає розмінною монетою у досягненні певних політичних цілей, становища у суспільстві.

У розряд екологічних нерідко порушуються питання, що належать до галузей виробництва, видів та результатів діяльності людини, просто якщо до них додають модне слово «екологія». Так виникають безглузді висловлювання, зокрема й у друку, типу «хороша і погана екологія», «чиста і брудна екологія», «зіпсована екологія» та інших. Це рівнозначно присвоєння таких самих епітетів математики, фізики, історії, педагогіки тощо. п.

Незважаючи на зазначені неясності та витрати у розумінні обсягу, змісту та використання терміна «екологія», безперечним залишається факт її крайньої актуальності в даний час.

В узагальненому вигляді екологія вивчає найбільш загальні закономірності взаємовідносин організмів та їх угруповань із середовищем у природних умовах.

Соціальна екологія розглядає взаємовідносини у системі «суспільство - природа», специфічну роль людини у системах різного рангу, відмінність цієї ролі з інших живих істот, шляхи оптимізації взаємовідносин людини із середовищем, теоретичні основи раціонального природокористування.

Проблеми енергетики

Енергетика - це галузь виробництва, яка розвивається небачено швидкими темпами. Якщо чисельність населення в умовах сучасного демографічного вибуху подвоюється за 40-50 років, то у виробництві та споживанні енергії це відбувається через кожні 12-15 років. При такому співвідношенні темпів зростання населення та енергетики, енергоозброєність лавиноподібно збільшується у сумарному вираженні, а й у розрахунку душу населення.

Немає підстав очікувати, що темпи виробництва та споживання енергії у найближчій перспективі суттєво зміняться (деяке уповільнення їх у промислово розвинених країнах компенсується зростанням енергоозброєності країн третього світу), тому важливо отримати відповіді на такі питання:

· який вплив на біосферу та окремі її елементи надають основні види сучасної (теплової, водної, атомної) енергетики та як змінюватиметься співвідношення цих видів в енергетичному балансі у найближчій та віддаленій перспективі;

· Чи можна зменшити негативний вплив на середовище сучасних (традиційних) методів отримання та використання енергії;

· які можливості виробництва енергії за рахунок альтернативних (нетрадиційних) ресурсів, таких як енергія сонця, вітру, термальних вод та інших джерел, що належать до невичерпних та екологічно чистих.

В даний час енергетичні потреби забезпечуються в основному за рахунок трьох видів енергоресурсів: органічного палива, води та атомного ядра. Енергія води та атомна енергія використовуються людиною після перетворення її на електричну енергію. У той же час значна кількість енергії, укладеної в органічному паливі, використовується у вигляді теплової і лише частина її перетворюється на електричну. Однак і в тому і в іншому випадку вивільнення енергії з органічного палива пов'язане з його спалюванням, отже, і надходження продуктів горіння в навколишнє середовище.

Екологічні проблеми теплової енергетики

За рахунок спалювання палива (включаючи вугілля, дрова та інші біоресурси) нині виробляється близько 90% енергії. Частка теплових джерел зменшується до 80-85% у виробництві електроенергії. При цьому у промислово розвинених країнах нафта та нафтопродукти використовуються в основному для забезпечення потреб транспорту. Наприклад, США (дані на 1995 р.) нафту у загальному енергобалансі країни становила 44%, а отриманні електроенергії - лише 3%. Для вугілля характерна протилежна закономірність: при 22% у загальному енергобалансі він є основним отримання електроенергії (52%). У Китаї частка вугілля в отриманні електроенергії близька до 75%, водночас у Росії переважним джерелом отримання електроенергії є природний газ (близько 40%), але вугілля припадає лише 18% одержуваної енергії, частка нафти вбирається у 10%.

У світовому масштабі гідроресурси забезпечують одержання близько 5-6% електроенергії, атомна енергетика, що дає 17-18% електроенергії. Причому в низці країн вона переважає в енергетичному балансі (Франція - 74%, Бельгія -61%, Швеція - 45%).

Спалювання палива - як основне джерело енергії, а й найважливіший постачальник серед забруднюючих речовин. Теплові електростанції найбільшою мірою «відповідальні» за парниковий ефект, що посилюється, і випадання кислотних опадів. Вони, разом із транспортом, постачають в атмосферу основну частку техногенного вуглецю (в основному у вигляді СО2), близько 50% двоокису сірки, 35% - оксидів азоту та близько 35% пилу. Є дані, що теплові електростанції в 2-4 рази більше забруднюють середовище радіоактивними речовинами, ніж АЕС такої ж потужності.

У викидах ТЕС міститься значна кількість металів та їх сполук. При перерахунку на смертельні дози у річних викидах ТЕС потужністю 1 млн. кВт міститься алюмінію та його сполук понад 100 млн. доз, заліза-400 млн. доз, магнію -1,5 млн. доз. Летальний ефект цих забруднювачів не проявляється лише тому, що вони потрапляють до організмів у незначних кількостях. Це, однак, не виключає їх негативного впливу через воду, ґрунти та інші ланки екосистем.

Разом з тим вплив енергетики на середовище та його мешканців більшою мірою залежить від виду енергоносіїв, що використовуються (палива). Найбільш чистим паливом є природний газ, далі слідує нафта (мазут), кам'яне вугілля, буре вугілля, сланці, торф.

Хоча нині значна частка електроенергії виробляється з допомогою щодо чистих видів палива (газ, нафту), проте закономірною є тенденція зменшення їхньої частки. За прогнозами, ці енергоносії втратить своє провідне значення вже в першій чверті XXI століття.

Не виключена можливість суттєвого збільшення у світовому енергобалансі використання вугілля. За розрахунками, запаси вугілля такі, що вони можуть забезпечувати світові потреби у енергії протягом 200-300 років. Можливий видобуток вугілля, з урахуванням розвіданих та прогнозних запасів, оцінюється більш ніж у 7 трильйонів тонн. Тому закономірно очікувати збільшення частки вугілля чи продуктів їх переробки (наприклад, газу) у отриманні енергії, отже, і забруднення середовища. Вугілля містить від 0,2 до десятків відсотків сірки в основному у вигляді піриту, сульфату, закисного заліза та гіпсу. Наявні способи уловлювання сірки при спалюванні палива далеко не завжди використовуються через складність та дорожнечу. Тому значна кількість її надходить і, мабуть, надходитиме у найближчій перспективі до навколишнього середовища. Серйозні екологічні проблеми пов'язані з твердими відходами ТЕС – золою та шлаками. Хоча зола в основному вловлюється різними фільтрами, все ж таки в атмосферу у вигляді викидів ТЕС щорічно надходить близько 250 млн. тонн дрібнодисперсних аерозолів. Останні здатні помітно змінити баланс сонячної радіації біля земної поверхні. Вони є ядрами конденсації для парів води та формування опадів; а, потрапляючи до органів дихання людини та інших організмів, викликають різні респіраторні захворювання.

Викиди ТЕС є суттєвим джерелом такої сильної канцерогенної речовини, як бензопірен. З його дією пов'язане збільшення онкологічних захворювань. У викидах вугільних ТЕС містяться також оксиди кремнію та алюмінію. Ці абразивні матеріали здатні руйнувати легеневу тканину та викликати таке захворювання, як силікоз.

Серйозну проблему поблизу ТЕС є складування золи та ішаків. Для цього потрібні значні території, які тривалий час не використовуються, а також є осередками накопичення важких металів та підвищеної радіоактивності.

Є дані, що якби вся сьогоднішня енергетика базувалася на вугіллі, то викиди СО становили б 20 млрд. тонн на рік (зараз вони близькі до 6 млрд. т/рік). Це та межа, за якою прогнозуються такі зміни клімату, які зумовлять катастрофічні наслідки для біосфери.

ТЕС - суттєве джерело підігрітих вод, що використовуються тут як охолодний агент. Ці води нерідко потрапляють у річки та інші водоймища, зумовлюючи їх теплове забруднення та супутні йому ланцюгові природні реакції (розмноження водоростей, втрату кисню, загибель гідробіонтів, перетворення типово водних екосистем на болотні тощо).

Екологічні проблеми гідроенергетики

Один з найважливіших впливів гідроенергетики пов'язаний із відчуженням значних площ родючих (заплавних) земель під водосховища. У Росії, де за рахунок використання гідроресурсів виробляється не більше 20% електричної енергії, під час будівництва ГЕС затоплено щонайменше 6 млн. га земель. На їхньому місці знищені природні екосистеми. Значні площі земель поблизу водосховищ зазнають підтоплення внаслідок підвищення рівня ґрунтових вод. Ці землі зазвичай переходять у категорію заболочених. У рівнинних умовах підтоплені землі можуть становити 10% і більше затоплених. Знищення земель та властивих їм екосистем відбувається також внаслідок їх руйнування водою (абразії) для формування берегової лінії. Абразійні процеси зазвичай продовжуються десятиліттями, мають наслідком переробку великих мас грунтів, забруднення вод, замулення водосховищ. Таким чином, з будівництвом водосховищ пов'язане різке порушення гідрологічного режиму річок, властивих їм екосистем та видового складу гідробіонтів.

Погіршення якості води у водосховищах відбувається з різних причин. У них різко збільшується кількість органічних речовин як за рахунок екосистем, що пішли під воду (деревина, інші рослинні залишки, гумус грунтів тощо), так і внаслідок їх накопичення в результаті уповільненого водообміну. Це свого роду відстійники та акумулятори речовин, що надходять із водозборів.

У водосховищах різко посилюється прогрівання вод, що інтенсифікує втрату ними кисню та інші процеси, що зумовлюються тепловим забрудненням. Останнє, разом із накопиченням біогенних речовин, створює умови для заростання водойм та інтенсивного розвитку водоростей, у тому числі й отруйних синьо-зелених (ціанів). З цих причин, а також внаслідок повільної оновлюваності вод різко знижується їхня здатність до самоочищення. Погіршення якості води веде до загибелі багатьох її мешканців. Зростає захворюваність на рибний стад, особливо ураження гельмінтами. Знижуються смакові якості мешканців водного середовища. Порушуються шляхи міграції риб, йде руйнація кормових угідь, нерестовищ тощо.

Зрештою, перекриті водосховищами річкові системи з транзитних перетворюються на транзитноакумулятивні. Крім біогенних речовин, тут акумулюються важкі метали, радіоактивні елементи та багато отрутохімікатів із тривалим періодом життя. Продукти акумуляції роблять проблематичним можливість використання територій, які займають водосховища, після їх ліквідації. Є дані, що внаслідок замулювання рівнинні водосховища втрачають свою цінність як енергетичні об'єкти через 50-100 років після їхнього будівництва. Наприклад, підраховано, що велика Асуанська гребля, побудована на Нілі у 60-ті роки, буде наполовину замулена вже до 2025 року. Незважаючи на відносну дешевизну енергії, яка отримується за рахунок гідроресурсів, частка їх в енергетичному балансі поступово зменшується. Це пов'язано як із вичерпанням найдешевших ресурсів, так і з великою територіальною ємністю рівнинних водоймищ. Вважається, що у перспективі світове виробництво енергії на ГЕС не перевищуватиме 5% від загальної.

Водосховища помітно впливають на атмосферні процеси. Наприклад, у посушливих (аридних) районах випаровування з поверхні водоймищ перевищує випаровування з рівновеликої поверхні суші в десятки разів. З підвищеним випаром пов'язане зниження температури повітря, збільшення туманних явищ. Відмінність теплових балансів водоймищ та прилеглої суші обумовлює формування місцевих вітрів типу брізів. Ці, а також інші явища мають наслідком зміну екосистем (не завжди позитивну), зміну погоди. У ряді випадків у зоні водоймищ доводиться змінювати напрямок сільського господарства. Наприклад, у південних частинах світу деякі теплолюбні культури (баштанні) не встигають визрівати, підвищується захворюваність рослин, погіршується якість продукції.

Витрати гідробудівництва для середовища помітно менші у гірських районах, де водосховища зазвичай невеликі за площею. Однак у сейсмонебезпечних гірських районах водосховища можуть провокувати землетруси. Збільшується ймовірність зсувних явищ та ймовірність катастроф внаслідок можливого руйнування гребель. Так, у 1960 р. в Індії (штат Гунжарат) внаслідок прориву греблі вода забрала 15 тисяч життів людей.

Екологічні проблеми ядерної енергетики

Ядерна енергетика донедавна розглядалася як найперспективніша. Це з відносно великими запасами ядерного палива, і з щадним впливом на середу. До переваг належить також можливість будівництва АЕС, не прив'язуючись до родовищ ресурсів, оскільки їхнє транспортування не потребує суттєвих витрат у зв'язку з малими обсягами. Досить зазначити, що 0,5 кг ядерного палива дозволяє отримувати стільки ж енергії, як спалювання 1000 тонн кам'яного вугілля.

До середини 80-х людство в ядерній енергетиці бачило один із виходів з енергетичного глухого кута. Лише за 20 років (з середини 60-х до середини 80-х років) світова частка енергетики, що отримується на АЕС, зросла практично з нульових значень до 15-17%, а в низці країн вона стала переважаючою. Жоден інший вид енергетики у відсутності таких темпів зростання. Донедавна основні екологічні проблеми АЕС пов'язувалися із захороненням відпрацьованого палива, а також з ліквідацією самих АЕС після закінчення допустимих термінів експлуатації. Є дані, що вартість таких ліквідаційних робіт становить від 1/6 до 1/3 вартості самих АЕС.

Деякі параметри впливу АЕС та ТЕС на середу представлені в таблиці:

Порівняння АЕС та ТЕС щодо витрати палива та впливу на середовище. Потужність електростанцій по 1000 мВт; робота протягом року; (Б. Небіл, 1993)

За нормальної роботи АЕС викиди радіоактивних елементів у середу вкрай незначні. У середньому вони у 2-4 рази менші, ніж від ТЕС однакової потужності.

До травня 1986р. 400 енергоблоків, що працювали у світі та давали більше 17% електроенергії, збільшили природне тло радіоактивності не більше ніж на 0,02%. До Чорнобильської катастрофи не лише у світі, а й у Росії жодна галузь виробництва не мала меншого рівня виробничого травматизму, ніж АЕС. За 30 років до трагедії під час аварій, і то з нерадіаційних причин, загинуло 17 людей. Після 1986 р. головну екологічну небезпеку АЕС почали пов'язувати з можливістю аварій. Хоча ймовірність їх на сучасних АЕС і невелика, але вона не виключається. До найбільших аварій такого плану належить четверта частина Чорнобильської АЕС.

За різними даними, сумарний викид продуктів розподілу від вмісту в реакторі становив від 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Для порівняння зазначимо, що бомба, скинута на Хіросіму, дала лише 740 г радіоактивної речовини.

Внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС радіоактивне забруднення зазнала територія в радіусі понад 2 тис. км, що охопила понад 20 держав. У межах колишнього СРСР постраждали 11 областей, де проживає 17 млн. осіб. Загальна площа забруднених територій перевищує 8 млн. га, або 80 000 км2. Внаслідок аварії загинула 31 особа і понад 200 осіб отримали дозу радіації, що призвела до променевої хвороби. 115 тис. людей було евакуйовано з найбільш небезпечної (30-кілометрової) зони одразу після аварії. Число жертв і кількість евакуйованих мешканців збільшується, розширюється зона забруднення внаслідок переміщення радіоактивних речовин вітром, при пожежах, з транспортом тощо. Наслідки аварії позначатимуться на житті ще кількох поколінь.

Після аварії на Чорнобильській АЕС окремі країни ухвалили рішення щодо повної заборони на будівництво АЕС. Серед них Швеція, Італія, Бразилія, Мексика. Швеція, крім того, оголосила про намір демонтувати всі діючі реактори (їх 12), хоча вони давали близько 45% усієї електроенергії країни. Різко сповільнилися темпи розвитку цього виду енергетики інших країнах. Вжито заходів щодо посилення захисту від аварій існуючих, що будуються та плануються до будівництва АЕС. Водночас людство усвідомлює, що без атомної енергетики на етапі розвитку не обійтися. Будівництво та введення в дію нових АЕС поступово збільшується. Нині у світі діє понад 500 атомних реакторів. Близько 100 реакторів перебувають у стадії будівництва.

У процесі ядерних реакцій вигоряють лише 0,5-1,5% ядерного палива. Ядерний реактор потужністю 1000 МВт протягом року роботи виділяє близько 60 т радіоактивних відходів. Частина їх піддається переробці, а переважна більшість потребує поховання. Технологія поховання досить складна та дорога. Відпрацьоване паливо зазвичай перевантажується в басейни витримки, де за кілька років суттєво знижується радіоактивність та тепловиділення. Поховання зазвичай проводиться на глибинах щонайменше 500-600 шурфах. Останні розташовуються друг від друга такому відстані, щоб виключалася можливість атомних реакцій.

Неминучим результатом роботи АЕС є теплове забруднення. На одиницю одержуваної енергії тут вона у 2-2,5 рази більша, ніж на ТЕС, де значно більше тепла відводиться в атмосферу. Вироблення 1 млн. кВт електроенергії на ТЕС дає 1,5 км3 підігрітих вод, на АЕС такої ж потужності обсяг підігрітих вод досягає 3-3,5 км3.

Наслідком великих втрат тепла на АЕС є нижчий коефіцієнт корисної дії в порівнянні з ТЕС. На останніх він дорівнює 35%, а на АЕС – лише 30-31%.

Загалом можна назвати такі впливи АЕС на середу:

· Руйнування екосистем та їх елементів (ґрунтів, ґрунтів, водоносних структур тощо) у місцях видобутку руд (особливо при відкритому способі);

· Вилучення земель під будівництво самих АЕС. Особливо значні території відчужуються під будівництво споруд для подачі, відведення та охолодження підігрітих вод. Для електростанції потужністю 1000 МВт потрібно ставок-охолоджувач площею близько 800-900 га. Ставки можуть замінюватися гігантськими градирнями з діаметром біля основи 100-120 м і висотою, що дорівнює 40-поверховому будинку;

· Вилучення значних обсягів вод з різних джерел і скидання підігрітих вод. Якщо ці води потрапляють у річки та інші джерела, у них спостерігається втрата кисню, зростає ймовірність цвітіння, зростають явища теплового стресу у гідробіонтів;

· не виключено радіоактивне забруднення атмосфери, вод та ґрунтів у процесі видобутку та транспортування сировини, а також при роботі АЕС, складуванні та переробці відходів, їх похованнях.

Деякі шляхи вирішення проблем сучасної енергетики

Безперечно, що у найближчій перспективі теплова енергетика залишатиметься переважаючою в енергетичному балансі світу та окремих країн. Велика ймовірність збільшення частки вугілля та інших видів менш чистого палива отримання енергії. У зв'язку з цим розглянемо деякі шляхи та способи їх використання, що дозволяють суттєво зменшувати негативний вплив на середовище. Ці методи базуються в основному на вдосконаленні технологій підготовки палива та уловлювання шкідливих відходів. У тому числі можна назвати такі:

1. Використання та вдосконалення очисних пристроїв. Нині багатьох ТЕС вловлюються переважно тверді викиди з допомогою різного виду фільтрів. Найбільш агресивний забруднювач - сірчистий ангідрид на багатьох ТЕС не вловлюється або вловлюється в обмеженій кількості. У той же час є ТЕС (США, Японія), на яких проводиться практично повне очищення від забруднювача, а також від оксидів азоту та інших шкідливих полютантів. Для цього використовуються спеціальні десульфураційні (для уловлювання діоксиду та триоксиду сірки) та денітрифікаційні (для уловлювання оксидів азоту) установки. Найбільш широко уловлювання оксидів сірки та азоту здійснюється за допомогою пропускання димових газів через розчин аміаку. Кінцевими продуктами такого процесу є аміачна селітра, яка використовується як мінеральне добриво, або розчин сульфіту натрію (сировина для хімічної промисловості). Такими установками вловлюється до 96% оксидів сірки та понад 80% оксидів азоту. Існують інші методи очищення від названих газів.

2. Зменшення надходження сполук сірки в атмосферу за допомогою попереднього обессерювання (десульфурації) вугілля та інших видів палива (нафта, газ, горючі сланці) хімічними або фізичними методами. Цими методами вдається витягти з палива від 50 до 70% сірки до його спалювання.

3. Великі та реальні можливості зменшення чи стабілізації надходження забруднень у середу пов'язані з економією електроенергії. Особливо великі такі можливості за рахунок зниження енергоємності виробів, що отримуються. Наприклад, у США на одиницю одержуваної продукції витрачалося в середньому в 2 рази менше енергії, ніж у колишньому СРСР. У Японії така витрата була меншою втричі. Не менш реальна економія енергії за рахунок зменшення металоємності продукції, підвищення її якості та збільшення тривалості життя виробів. Перспективне енергозбереження за рахунок переходу на наукомісткі технології, пов'язані з використанням комп'ютерних та інших слаботочних пристроїв.

4. Не менш значущі можливості економії енергії у побуті та на виробництві за рахунок удосконалення ізоляційних властивостей будівель. Реальну економію енергії дає заміна ламп розжарювання з ККД близько 5% флуоресцентними, ККД яких у кілька разів вищий.

Вкрай марнотратне використання електричної енергії для отримання тепла. Важливо пам'ятати, що отримання електричної енергії на ТЕС пов'язані з втратою приблизно 60-65% теплової енергії, але в АЕС - щонайменше 70% енергії. Енергія втрачається також під час передачі її по проводах на відстань. Тому пряме спалювання палива для отримання тепла, особливо газу, набагато раціональніше, ніж через перетворення його на електрику, а потім знову на тепло.

5. Помітно підвищується також ККД палива у разі його використання замість ТЭС на ТЕЦ. В останньому випадку об'єкти одержання енергії наближаються до місць її споживання і тим самим зменшуються втрати, пов'язані із передачею на відстань. Поряд з електроенергією на ТЕЦ використовується тепло, яке вловлюється охолодними агентами. При цьому помітно скорочується можливість теплового забруднення водного середовища. Найбільше економічне отримання енергії на невеликих установках типу ТЕЦ (іогенування) безпосередньо в будинках. В цьому випадку втрати теплової та електричної енергії знижуються до мінімуму. Такі методи окремих країнах знаходять дедалі більше застосування.

Альтернативні джерела отримання енергії

Основні сучасні джерела отримання енергії (особливо викопне паливо) можна розглядати як засіб вирішення енергетичних проблем на найближчу перспективу. Це з їх вичерпанням і неминучим забрудненням середовища. У цьому важливо познайомитися з можливостями використання нових джерел енергії, які б замінити існуючі. До таких джерел належить енергія сонця, вітру, вод, термоядерного синтезу та інших джерел.

Сонце як джерело теплової енергії

Це практично невичерпне джерело енергії. Її можна використовувати прямо (за допомогою уловлювання технічними пристроями) або опосередковано через продукти фотосинтезу, кругообіг води, рух повітряних мас та інші процеси, що обумовлюються сонячними явищами.

Використання сонячного тепла - найпростіший і найдешевший шлях вирішення окремих енергетичних проблем. Підраховано, що в США для обігріву приміщень і гарячого водопостачання витрачається близько 25% енергії, що виробляється в країні. У північних країнах, у тому числі й у Латвії, ця частка помітно вища. Тим часом значна частка тепла, необхідного для цих цілей, може бути отримана уловлюванням енергії сонячних променів. Ці можливості тим значніші, що більше прямої сонячної радіації надходить на поверхню землі.

Найбільш поширене уловлювання сонячної енергії у вигляді різного виду колекторів. У найпростішому вигляді це темного кольору поверхні для уловлювання тепла та пристосування для його накопичення та утримання. Обидва блоки можуть бути єдиним цілим. Колектори поміщаються у прозору камеру, що діє за принципом парника. Є також пристрої для зменшення розсіювання енергії (хороша ізоляція) та її відведення, наприклад потоками повітря або води.

Ще простіші нагрівальні системи пасивного типу. Циркуляція теплоносія тут здійснюється в результаті конвекційних струмів: нагріте повітря або вода піднімаються вгору, а їх місце займають більш охолоджені теплоносії. Прикладом такої системи може бути приміщення з великими вікнами, зверненими до сонця, і добрими ізоляційними властивостями матеріалів, здатними довго утримувати тепло. Для зменшення перегріву вдень та тепловіддачі вночі використовуються штори, жалюзі, козирки та інші захисні пристрої. У разі проблема найбільш раціонального використання сонячної енергії вирішується через правильне проектування будинків. Деяке подорожчання будівництва перекривається ефектом використання дешевої та ідеально чистої енергії.

Цілеспрямоване використання сонячної енергії поки не велике, але інтенсивно збільшується виробництво різноманітних сонячних колекторів. У США зараз діють тисячі подібних систем, хоча забезпечують поки що лише 0,5% гарячого водопостачання.

Дуже прості пристрої використовують іноді у парниках чи інших спорудах. Для більшого накопичення тепла в сонячну пору доби в таких приміщеннях розміщують матеріал з великою поверхнею та гарною теплоємністю. Це можуть бути камені, великий пісок, вода, щебені, метал тощо. Вдень вони накопичують тепло, а вночі поступово віддають його. Такі пристрої широко використовуються у тепличних господарствах.

Сонце як джерело електричної енергії

Перетворення сонячної енергії на електричну можливе за допомогою фотоелементів, в яких сонячна енергія індукується в електричний струм без будь-яких додаткових пристроїв. Хоча ККД таких пристроїв невеликий, але вони вигідні повільною зношуванням через відсутність будь-яких рухливих частин. Основні труднощі застосування фотоелементів пов'язані з їхньою дорожнечею та заняттям великих територій для розміщення. Проблема певною мірою розв'язується за рахунок заміни металевих фотоперетворювачів енергії еластичними синтетичними, використання дахів та стін будинків для розміщення батарей, винесення перетворювачів у космічний простір тощо.

У тих випадках, коли потрібне отримання невеликої кількості енергії, використання фотоелементів вже зараз є економічно доцільним. Як приклади такого використання можна назвати калькулятори, телефони, телевізори, кондиціонери, маяки, буї, невеликі зрошувальні системи тощо.

У країнах із великою кількістю сонячної радіації є проекти повної електрифікації окремих галузей господарства, наприклад сільського, за рахунок сонячної енергії. Одержувана таким шляхом енергія, особливо з урахуванням її високої екологічності, за вартістю виявляється вигіднішою, ніж енергія, одержувана традиційними методами.

Сонячні станції підкуповують також можливістю швидкого введення в дію та нарощування їх потужності в процесі експлуатації простим приєднанням додаткових батарей-сонцеприймачів. У Каліфорнії збудовано геліостанцію, потужність якої достатня для забезпечення електроенергією 2400 будинків.

Другий шлях перетворення сонячної енергії в електричну пов'язаний з перетворенням води на пару, що надає руху турбогенераторам. У цих випадках для енергонагромадження найчастіше використовуються енерговежі з великою кількістю лінз, що концентрують сонячні промені, а також спеціальні сонячні ставки. Сутність останніх полягає в тому, що вони складаються з двох шарів води: нижнього з високою концентрацією солей та верхнього, представленого прозорою прісною водою. Роль матеріалу, що накопичує енергію, виконує сольовий розчин. Нагріта вода використовується для обігріву або перетворення на пару рідин, що киплять при невисоких температурах.

Сонячна енергія в ряді випадків перспективна також для отримання водню, який називають «паливом майбутнього». Розкладання води та вивільнення водню здійснюється у процесі пропускання між електродами електричного струму, отриманого на гелеустановках. Недоліки таких установок поки що пов'язані з невисоким ККД (енергія, що міститься у водні, лише на 20% перевищує ту, яка витрачена на електроліз води) та високою займистістю водню, а також його дифузією через ємності для зберігання.

Використання сонячної енергії через фотосинтез та біомасу

У біомасі концентрується щорічно менше ніж 1% потоку сонячної енергії. Однак ця енергія суттєво перевищує ту, яку отримує людина з різних джерел у цей час і отримуватиме у майбутньому.

Найпростіший шлях використання енергії фотосинтезу – пряме спалювання біомаси. В окремих країнах, які не вступили на шлях промислового розвитку, такий метод є основним. Більш виправданою, однак, є переробка біомаси в інші види палива, наприклад біогаз або етиловий спирт. Перший є результатом анаеробного (без доступу кисню), а другий аеробного (в кисневому середовищі) бродіння.

Є дані, що молочна ферма на 2 тисячі голів здатна за рахунок використання відходів забезпечити біогазом не тільки саме господарство, а й приносити відчутний прибуток від реалізації енергії, що отримується. Великі енергетичні ресурси сконцентровані також у каналізаційному мулі, смітті та інших органічних відходах.

Спирт, що отримується з біоресурсів, все ширше використовують у двигунах внутрішнього згоряння. Так, Бразилія з 70-х років значну частину автотранспорту перевела на спиртове пальне або суміш спирту з бензином - бензоспирт. Досвід використання спирту як енергоносія є у США та інших країнах.

Для отримання спирту використовується різна органічна сировина. У Бразилії це в основному цукрова тростина, у США – кукурудза. В інших країнах – різні зернові культури, картопля, деревна маса. Обмежувальними факторами для використання спирту як енергоносія є нестача земель для отримання органічної маси та забруднення середовища при виробництві спирту (спалювання викопного палива), а також значна дорожнеча (він приблизно в 2 рази дорожчий за бензин).

Для Росії, де велика кількість деревини, особливо листяних видів (береза, осика), практично не використовується (не вирубується або залишається на лісосіках), дуже перспективним є одержання спирту з цієї біомаси за технологіями, в основі яких лежить гідроліз. Великі резерви для одержання спиртового пального є також на базі відходів лісопильних та деревообробних підприємств.

Останнім часом у літературі з'явилися терміни "енергетичні культури", "енергетичний ліс". Під ними розуміються фітоценози, що вирощуються для переробки їхньої біомаси в газ або рідке пальне. Під «енергетичні ліси» зазвичай відводяться землі, на яких за інтенсивними технологіями за короткі терміни (5-10 років) вирощується і знімається врожай видів дерев, що швидко ростуть (тополь, евкаліпти та ін.).

В цілому ж біопаливо можна розглядати як суттєвий фактор вирішення енергетичних проблем, якщо не в даний час, то в майбутньому. Основна перевага цього ресурсу - його постійна та швидка відновлюваність, а при грамотному використанні та невичерпність.

Вітер як джерело енергії

Вітер, як і вода, що рухається, є найбільш древніми джерелами енергії. Протягом кількох століть ці джерела використовувалися як механічні на млинах, пилорамах, в системах подачі води до місць споживання тощо.

Інтерес до використання вітру отримання електроенергії пожвавився останніми роками. На цей час випробувані вітродвигуни різної потужності, аж до гігантських. Зроблено висновки, що в районах з інтенсивним рухом повітря вітроустановки можуть забезпечувати енергією місцеві потреби. Виправдано використання вітротурбін для обслуговування окремих об'єктів (житлових будинків, неенергоємних виробництв тощо). Разом з тим, стало очевидним, що гігантські вітроустановки поки не виправдовують себе внаслідок дорожнечі споруд, сильних вібрацій, шумів, швидкого виходу з ладу. Економічніші комплекси з невеликих вітротурбін, що об'єднуються в одну систему.

У США споруджено вітроелектростанцію на базі об'єднання великої кількості дрібних вітротурбін потужністю близько 1500 МВт (приблизно 1,5 АЕС). Широко проводяться роботи з використання енергії вітру в Канаді, Нідерландах, Данії, Швеції, Німеччині та інших країнах. Крім невичерпності ресурсу та високої екологічності виробництва, до переваг вітротурбін відноситься невисока вартість одержуваної на них енергії. Вона тут у 2-3 рази нижча, ніж на ТЕС та АЕС.

Можливості використання нетрадиційних гідроресурсів

Гідроресурси залишаються важливим потенційним джерелом енергії за умови використання більш екологічних, ніж сучасні, методів її отримання. Наприклад, вкрай недостатньо використовуються енергетичні ресурси середніх та малих річок (довжина від 10 до 200 км). У минулому саме малі та середні річки були найважливішим джерелом отримання енергії. Невеликі греблі на річках не так порушують, як оптимізують гідрологічний режим річок і прилеглих територій. Їх можна як приклад екологічно обумовленого природокористування, м'якого втручання у природні процеси. Водосховища, що створювалися на малих річках, зазвичай не виходили за межі русел. Такі водосховища гасять коливання води в річках та стабілізують рівні ґрунтових вод під прилеглими заплавними землями. Це сприятливо позначається на продуктивності та стійкості як водних, так і заплавних екосистем.

Є розрахунки, що у дрібних і середніх річках можна отримувати не менше енергії, ніж її отримують на сучасних великих ГЕС. В даний час є турбіни, що дозволяють отримувати енергію, використовуючи природний перебіг річок, без будівництва, гребель. Такі турбіни легко монтуються на річках і за потреби переміщуються в інші місця. Хоча вартість одержуваної таких установках енергії помітно вище, ніж великих ГЕС, ТЕС чи АЕС, але висока екологічність робить доцільним її отримання.

Енергетичні ресурси морських, океанічних та термальних вод

Великі енергетичні ресурси мають водні маси морів і океанів. До них відноситься енергія припливів та відливів, морських течій, а також градієнтів температур на різних глибинах. В даний час ця енергія використовується в украй незначній кількості через високу вартість отримання. Це, однак, не означає, що й надалі її частка в енергобалансі не підвищуватиметься.

У світі поки що діють дві-три приливно-відливні електростанції. Однак, крім високої вартості енергії, електростанції такого типу не можна зарахувати до високоекологічних. При їх будівництві греблями перекриваються затоки, що різко змінює екологічні чинники та умови проживання організмів.

В океанічних водах для отримання енергії можна використовувати різницю температур на різних глибинах. У теплих течіях, наприклад у Гольфстрімі, вони досягають 20°С. В основі принципу лежить застосування рідин, що киплять і конденсуються при невеликих різницях температур. Тепла вода поверхневих шарів використовується для перетворення рідини на пару, яка обертає турбіну, холодні глибинні маси - для конденсації пари в рідину. Проблеми пов'язані з громіздкістю споруд та його дорожнечею. Установки такого типу знаходяться поки що на стадії випробувань.

Незрівнянно реальніші можливості використання геотермальних ресурсів. У разі джерелом тепла є розігріті води, які у надрах землі. У окремих районах такі води виливаються поверхню як гейзерів. Геотермальна енергія може використовуватись як у вигляді теплової, так і для отримання електрики.

Ведуться також досліди щодо використання тепла, що міститься у твердих структурах земної кори. Таке тепло з надр витягується за допомогою закачування води, яку потім використовують так само, як і інші термальні води.

Вже нині окремі міста чи підприємства забезпечуються енергією геотермальних вод. Це, зокрема, відноситься до столиці Ісландії – Рейк'явіку. На початку 80-х у світі вироблялося на геотермальних електростанціях близько 5000 МВт електроенергії (приблизно 5 АЕС). З країн колишнього СРСР значні ресурси геотермальних вод є лише в Росії на Камчатці, але використовуються вони в невеликому обсязі. У колишньому СРСР за рахунок цього виду ресурсів вироблялося лише близько 20 МВт електроенергії.

Термоядерна енергія

Сучасна атомна енергетика базується на розщепленні ядер атомів на два легших із виділенням енергії пропорційно до втрати маси. Джерелом енергії та продуктами розпаду при цьому є радіоактивні елементи. З ними пов'язані основні екологічні проблеми ядерної енергетики.

Ще більша кількість енергії виділяється в процесі ядерного синтезу, при якому два ядра зливаються в одне важче, але також із втратою маси та виділенням енергії. Вихідними елементами для синтезу є водень, кінцевим – гелій. Обидва елементи не надають негативного впливу на середовище та практично невичерпні.

Результатом ядерного синтезу є енергія сонця. Людиною цей процес змодельовано під час вибухів водневих бомб. Завдання у тому, щоб ядерний синтез зробити керованим, яке енергію використовувати цілеспрямовано. Основна складність полягає в тому, що ядерний синтез можливий за дуже високих тисків і температур близько 100 млн. °С. Відсутні матеріали, з яких можна виготовити реактори для здійснення високотемпературних (термоядерних) реакцій. Будь-який матеріал при цьому плавиться та випаровується.

Вчені пішли шляхом пошуку можливостей здійснення реакцій у середовищі, не здатної до випаровування. Для цього нині випробовуються два шляхи. Один із них заснований на утриманні водню у сильному магнітному полі. Установка такого типу отримала назву ТОКАМАК (Тороїдальна камера з магнітним полем). Така камера розроблена у російському інституті ім. Курчатова. Другий шлях передбачає використання лазерних променів, за рахунок яких забезпечується отримання потрібної температури, місця концентрації яких подається водень.

Незважаючи на деякі позитивні результати щодо здійснення керованого ядерного синтезу, висловлюються думки, що у найближчій перспективі він навряд чи буде використаний для вирішення енергетичних та екологічних проблем. Це з невирішеністю багатьох питань та з необхідністю колосальних витрат за подальші експериментальні, а тим паче промислові розробки.

Висновок

Насамкінець можна дійти невтішного висновку, що сучасний рівень знань, і навіть наявні і що у стадії розробок технології дають основу оптимістичних прогнозів: людству не загрожує тупикова ситуація щодо вичерпання енергетичних ресурсів, ні з плані породжуваних енергетикою екологічних проблем. Є реальні можливості для переходу на альтернативні джерела енергії (невичерпні та екологічно чисті). З цих позицій сучасні методи отримання енергії можна як свого роду перехідні. Питання полягає в тому, якою є тривалість цього перехідного періоду і які є можливості для його скорочення.

Вступ
1. Проблеми енергетики
2. Екологічні проблеми теплової енергетики
3. Екологічні проблеми гідроенергетики
4. Екологічні проблеми ядерної енергетики
5. Шляхи вирішення проблем сучасної енергетики
Висновок
Список використаної літератури

Вступ

Антропогенний період є революційним історія Землі. Людство поводиться як найбільша геологічна сила за масштабами своєї діяльності нашій планеті. А якщо згадати про нетривалість часу існування людини в порівнянні з життям планети, то значення її діяльності стане ще ясніше.

Технічні можливості людини змінювати природне середовище стрімко зростали, досягнувши своєї найвищої точки в епоху науково-технічної революції. Нині він здатний здійснити такі проекти перетворення природного середовища, про які ще порівняно нещодавно не смілив і мріяти. Зростання могутності людини веде до збільшення негативних для природи і, зрештою, небезпечних для існування наслідків її діяльності, значення яких тільки зараз починає усвідомлюватися.

Становлення та розвитку людського суспільства супроводжувалося локальними та регіональними екологічними кризами антропогенного походження. Можна сказати, що кроки людства вперед шляхом науково-технічного прогресу невідступно супроводжували негативні моменти, різке загострення яких призводило до екологічних криз.

Характерною особливістю нашого часу є інтенсифікація та глобалізація впливу людини на навколишнє природне середовище, що супроводжується небувалими раніше інтенсифікацією та глобалізацією негативних наслідків цього впливу. І якщо раніше людство зазнавало локальних і регіональних екологічних криз, які могли призвести до загибелі будь-якої цивілізації, але не перешкоджали подальшому прогресу людського роду в цілому, то теперішня екологічна ситуація загрожує глобальним екологічним колапсом. Оскільки сучасна людина руйнує механізми цілісного функціонування біосфери у планетарному масштабі. Кризових точок як у проблемному, і у просторовому сенсі стає дедалі більше, і вони виявляються тісно пов'язані між собою. Саме ця обставина і дозволяє говорити про наявність глобальної екологічної кризи та загрозу екологічній катастрофі.

1. Проблеми енергетики

Енергетика — це галузь виробництва, яка розвивається небачено швидкими темпами. Якщо чисельність населення в умовах сучасного демографічного вибуху подвоюється за 40-50 років, то у виробництві та споживанні енергії це відбувається через кожні 12-15 років. При такому співвідношенні темпів зростання населення та енергетики, енергоозброєність лавиноподібно збільшується у сумарному вираженні, а й у розрахунку душу населення.

який вплив на біосферу та окремі її елементи надають основні види сучасної (теплової, водної, атомної) енергетики, і як змінюватиметься співвідношення цих видів в енергетичному балансі у найближчій та віддаленій перспективі;
чи можна зменшити негативний вплив на середовище сучасних (традиційних) методів отримання та використання енергії;
які можливості виробництва енергії за рахунок альтернативних (нетрадиційних) ресурсів, таких як енергія сонця, вітру, термальних вод та інших джерел, що належать до невичерпних та екологічно чистих.

В даний час енергетичні потреби забезпечуються в основному за рахунок трьох видів енергоресурсів:

1) органічного палива,

3) атомного ядра.

Енергія води та атомна енергія використовуються людиною після перетворення її на електричну енергію. У той же час значна кількість енергії, укладеної в органічному паливі, використовується у вигляді теплової, і лише частина її перетворюється на електричну. Однак і в тому і в іншому випадку вивільнення енергії з органічного палива пов'язане з його спалюванням, отже, і надходження продуктів горіння в навколишнє середовище.

2. Екологічні проблеми теплової енергетики

За рахунок спалювання палива (включаючи вугілля, дрова та інші біоресурси) нині виробляється близько 90% енергії. Частка теплових джерел зменшується до 80-85% у виробництві електроенергії. При цьому у промислово розвинених країнах нафта та нафтопродукти використовуються в основному для забезпечення потреб транспорту. Наприклад, США (дані на 1995 р.) нафту у загальному енергобалансі країни становила 44%, а отриманні електроенергії — лише 3%. Для вугілля характерна протилежна закономірність: при 22% у загальному енергобалансі він є основним отримання електроенергії (52%). У Китаї частка вугілля в отриманні електроенергії близька до 75%, водночас у Росії переважним джерелом отримання електроенергії є природний газ (близько 40%), але вугілля припадає лише 18% одержуваної енергії, частка нафти вбирається у 10%.

Спалювання палива — як основне джерело енергії, а й найважливіший постачальник серед забруднюючих речовин. Теплові електростанції найбільшою мірою «відповідальні» за парниковий ефект, що посилюється, і випадання кислотних опадів. Вони, разом із транспортом, постачають в атмосферу основну частку техногенного вуглецю (в основному у вигляді СО2), близько 50% двоокису сірки, 35% - оксидів азоту та близько 35% пилу. Є дані, що теплові електростанції в 2-4 рази більше забруднюють середовище радіоактивними речовинами, ніж АЕС такої ж потужності.

3. Екологічні проблеми гідроенергетики

Витрати гідробудівництва для середовища помітно менші у гірських районах, де водосховища зазвичай невеликі за площею. Однак у сейсмонебезпечних гірських районах водосховища можуть провокувати землетруси. Збільшується ймовірність зсувних явищ та ймовірність катастроф внаслідок можливого руйнування гребель. Так, в1960 р. в Індії (штат Гунжарат) внаслідок прориву греблі вода забрала 15 тисяч життів людей.

4. Екологічні проблеми ядерної енергетики

Ядерна енергетика донедавна розглядалася як найперспективніша. Це з відносно великими запасами ядерного палива, і з щадним впливом на середу. До переваг належить також можливість будівництва АЕС, не прив'язуючись до родовищ ресурсів, оскільки їхнє транспортування не потребує суттєвих витрат у зв'язку з малими обсягами. Досить відзначити, що 0,5 кг ядерного палива дозволяє отримувати стільки ж енергії, скільки спалювання 1000 тонн кам'яного вугілля.

Деякі параметри впливу АЕС та ТЕС на середу представлені у таблиці.

Таблиця 4.1

Порівняння АЕС та ТЕС щодо витрати палива та впливу на середовище.

Потужність електростанцій по 1000 мВт, робота протягом року.

До травня 1986р. 400 енергоблоків, що працювали у світі та давали більше 17% електроенергії, збільшили природне тло радіоактивності не більше ніж на 0,02%. До Чорнобильської катастрофи не лише у світі, а й у Росії жодна галузь виробництва не мала меншого рівня виробничого травматизму, ніж АЕС. За 30 років до трагедії під час аварій, і то з нерадіаційних причин, загинуло 17 людей. Після1986 р. головну екологічну небезпеку АЕС почали пов'язувати з можливістю аварій. Хоча ймовірність їх на сучасних АЕС і невелика, але вона не виключається. До найбільших аварій такого плану належить четверта частина Чорнобильської АЕС.

У процесі ядерних реакцій вигоряють лише 0,5-1,5% ядерного палива. Ядерний реактор потужністю 1000 МВт протягом року роботи виділяє близько 60 т радіоактивних відходів. Частина їх піддається переробці, а переважна більшість потребує поховання. Технологія поховання досить складна та дорога. Відпрацьоване паливо зазвичай перевантажується в басейни витримки, де за кілька років суттєво знижується радіоактивність та тепловиділення. Поховання зазвичай проводиться на глибинах щонайменше 500-600 шурфах. Останні розташовуються друг від друга такій відстані, щоб виключалася можливість атомних реакцій.

Наслідком великих втрат тепла на АЕС є нижчий коефіцієнт корисної дії в порівнянні з ТЕС. На останніх він дорівнює 35%, а на АЕС лише 30-31%.

Загалом можна назвати такі впливи АЕС на середу:

руйнування екосистем та його елементів (грунтів, грунтів, водоносних структур тощо. п.) у місцях видобутку руд (особливо при відкритому способі);
вилучення земель для будівництва самих АЕС. Особливо значні території відчужуються під будівництво споруд для подачі, відведення та охолодження підігрітих вод. Для електростанції потужністю 1000 МВт потрібно ставок-охолоджувач площею близько 800-900 га. Ставки можуть замінюватися гігантськими градирнями з діаметром біля основи 100-120 м висотою, що дорівнює 40-поверховому будинку;
вилучення значних обсягів вод із різних джерел та скидання підігрітих вод. Якщо ці води потрапляють у річки та інші джерела, у них спостерігається втрата кисню, зростає ймовірність цвітіння, зростають явища теплового стресу у гідробіонтів;
не виключено радіоактивне забруднення атмосфери, вод та ґрунтів у процесі видобутку та транспортування сировини, а також при роботі АЕС, складуванні та переробці відходів, їх похованнях.

5. Шляхи вирішення проблем сучасної енергетики

Вкрай марнотратне використання електричної енергії для отримання тепла. Важливо пам'ятати, що отримання електричної енергії на ТЕС пов'язані з втратою приблизно 60-65% теплової енергії, але в АЕС — щонайменше 70% енергії. Енергія втрачається також під час передачі її по проводах на відстань. Тому пряме спалювання палива для отримання тепла, особливо газу, набагато раціональніше, ніж через перетворення його на електрику, а потім знову на тепло.

Існують також різні альтернативні джерела одержання енергії. Основні сучасні джерела отримання енергії (особливо викопне паливо) можна розглядати як засіб вирішення енергетичних проблем на найближчу перспективу. Це з їх вичерпанням і неминучим забрудненням середовища. У цьому важливо познайомитися з можливостями використання нових джерел енергії, які б замінити існуючі. До таких джерел відноситься енергія сонця, вітру, вод, термоядерного синтезу та інших джерел, які можна використовувати наступним чином:

сонце як джерело теплової енергії
сонце як джерело електричної енергії
використання сонячної енергії через фотосинтез та біомасу
вітер як джерело енергії
можливості використання нетрадиційних гідроресурсів
енергетичні ресурси морських, океанічних та термальних вод
термоядерна енергія.

Висновок

Розглянемо у таблиці різні альтернативні джерела енергії, їх стан, екологічність, перспективи розвитку на вирішення енергетичних проблем, які відбиваються на екології.

Джерело енергії	Стан та екологічність	Перспективи використання
вугілля	тверде
	хімічне забруднення атмосфери умовно прийняте за 1	потенційні запаси 10125 млрд. т, перспективний не менш як на 100 років
нафту	рідке
	хімічне забруднення атмосфери 0,6 умовних одиниць	потенційний запас 270-290 млрд. т, перспективний не менш як на 30 років
газ	газоподібне
	хімічне забруднення атмосфери 0,2 умовних одиниць	потенційний запас 270 млрд. т, перспективний на 30-50 років
сланці	тверде
	значна кількість відходів і викиди, що важко усуваються	запаси понад 38400 млрд. т, малоперспективний через забруднення
торф	тверде
	висока зольність та екологічні порушення у місцях видобутку	запаси значні: 150 млрд. т, малоперспективний через високу зольність та екологічні порушення у місцях вироблення
гідроенергія	рідке
	порушення екологічного балансу	запаси 890 млн. т нафтового еквівалента
геотермальна	рідке
енергія	хімічне забруднення	невичерпні, перспективний
сонячна енергія		практично невичерпний, перспективний
енергія припливів	рідке
	теплове забруднення	практично невичерпний
енергія атомного розпаду	тверде	запаси фізично невичерпні, екологічно небезпечний

Є реальні можливості для переходу на альтернативні джерела енергії (невичерпні та екологічно чисті). З цих позицій сучасні методи отримання енергії можна як свого роду перехідні. Питання полягає в тому, якою є тривалість цього перехідного періоду і які є можливості для його скорочення.

Список використаної літератури

Атталі Ж. На порозі нового тисячоліття: Пер. з англ. - М.: Міжнародні відносини, 1993.
Бродський О.К. Короткий курс загальної екології: Навчальний посібник. - 3-тє вид. - М., 1999.
Горєлов А.А. Екологія: Навч. допомога. - М.: Центр, 1998.
Єрофєєв Б.В. Екологічне право: Підручник для вузів. - М.: Юриспруденція, 1999.
Єрофєєв Б.В. Екологічне право Росії: Підручник. - М.: Юрист, 1996.
Лавров С.Б. Глобальні проблеми сучасності: частина 1. - СПб., 1993.
Лавров С.Б. Глобальні проблеми сучасності: частина 2. - СПб., 1995.

1.5.1. Екологічний аспект виробництва та передачі електроенергії

Вироблення електроенергії пов'язані з негативними впливами на довкілля. Енергетичні об'єкти за рівнем впливу належать до найбільш інтенсивно впливають на довкілля планети. Об'єкти електроенергетики, насамперед ТЕС, впливають на атмосферне повітря викидами забруднюючих речовин, на природні води - скидами у водні об'єкти забруднених стічних вод, використовують значну кількість водних та земельних ресурсів, забруднюють навколишні території золошлаковими відходами. Масштаби цього на Росії детальніше охарактеризовані в 11.8. Що стосується передачі електроенергії по лініях електропередач, то в порівнянні з перевезенням різних видів палива та їх перекачування системами трубопроводів вона екологічно безпечна.

На сучасному етапі проблема взаємодії енергетичних об'єктів та навколишнього середовища набула нових рис, впливаючи на величезні території, річки та озера, атмосферу та гідросферу Землі. Більш значні обсяги енергоспоживання в найближчому майбутньому визначають подальше розширення області впливу на всі компоненти навколишнього середовища в глобальних масштабах.

Зі зростанням одиничних потужностей блоків, електричних станцій та енергетичних систем, питомих та сумарних рівнів енергоспоживання виникло завдання обмеження забруднюючих викидів у повітряний та водний басейни, а також більш повного використання їх природної здатності, що розсіює. Раніше при виборі способів отримання електричної та теплової енергії, шляхів комплексного вирішення проблем енергетики, водного господарства, транспорту, встановлення основних параметрів об'єктів (тип та потужність станції, обсяг водосховища та ін.) керувалися насамперед мінімізацією економічних витрат. В даний час на перший план висуваються питання оцінки можливих наслідків зведення та експлуатації об'єктів енергетики на довкілля.

Прийнято виділяти три рівні екологічних обмежень:

локальний – нормативи абсолютних та питомих екологічних показників роботи енергопідприємства;
регіональний-обмеження на транскордонні потоки викидів SO2 і NOx енергопідприємств, розташованих на європейській території Росії;
Світовий рівень - обмеження на валовий викид парникових газів (СО 2).

Віднесення викидів парникових газів до розряду екологічних проблем завжди було дискусійним, оскільки CO 2 є забруднювачем довкілля. Існують його природна та антропогенна емісії. Вплив антропогенної емісії на глобальне потепління та й сам факт глобального потепління викликав численні суперечки. У 2005–2006 роках. роботи Міжурядової групи експертів зі зміни клімату переконливо довели факт глобального потепління та його залежність від антропогенної емісії СО2.

Реалізація «Рамкової Конвенції ООН про зміну клімату» та Кіотського протоколу до неї (ця проблематика розглянута в 11.8) призвели до формування в низці країн систем управління обмеженнями емісії CO2, заснованих на поєднанні державних рішень щодо розмірів обмежень та скорочень та ринків скорочень CO2. Можна говорити, що у світі формується глобальна система управління процесом скорочення антропогенної емісії парникових газів.

Боротьба з глобальними змінами клімату дедалі більше впливає економічну політику країн. Ця боротьба стає однією з найважливіших соціальних цілей економічної політики, визначаючи її еволюцію у бік інноваційної економіки та ухиляння від сировинної орієнтації.

Тому проблематика обмеження викидів парникових газів оформилася в самостійну предметну область, дуже тісно пов'язану з екологічною політикою, але все ж таки відмінну від неї глобальністю підходу, комплексністю та різноманітністю інструментарію для вирішення проблем. Цей інструментарій включає застосування спеціальних моделей для глобального моделювання варіантів розвитку економіко-енергетичного комплексу на довгостроковий період. Найбільш відомі з них – це модельний комплекс MARKAL та його вдосконалена версія TIMES, розроблені під егідою Міжнародного енергетичного агентства (МЕА) та які застосовуються у багатьох країнах світу. Інструментарій обмеження і скорочення викидів парникових газів включає комплекс заходів щодо підвищення енергоефективності економіки, застосування найкращих існуючих технологій виробництва та споживання енергії, що з'являються, введення плати за викиди парникових газів і ринкових механізмів торгівлі скороченням викидів СО 2 .

На відміну від проблематики парникових газів, традиційні екологічні проблеми мають переважно локальний та регіональний характер.

Створення в електроенергетичній галузі нових компаній, що генерують, перспективи інтеграції вітчизняних і зарубіжних ринків електроенергії визначають актуальність розробки нової екологічної політики в галузі електроенергетики. Її основна мета - створення умов та розробка системи заходів, що забезпечують надійне та екологічно безпечне виробництво, транспорт та розподіл енергії за дотримання норм та вимог природоохоронного законодавства.

При розробці екологічної політики в електроенергетиці необхідно враховувати неминучий перехід національного законодавства до принципу використання найкращих існуючих технологій та запровадження технічних нормативів допустимих викидів та скидів речовин у довкілля.

Пріоритетні напрями використання найкращих існуючих технологій в електроенергетиці (крім атомної) визначено концепцією технічної політики РАТ «ЄЕС Росії». У зазначеному документі наведено найпрогресивніші технічні рішення та охарактеризовано найкращі існуючі технології, які мають застосовуватися під час проектування, експлуатації, реконструкції та будівництва енергопідприємств.

Слід враховувати, що реалізація перспективних технологій в електроенергетиці, включаючи використання парогазових технологій та технології циркулюючого киплячого шару на ТЕС, у ряді випадків (у промислових центрах та інших місцях з підвищеним антропогенним навантаженням на навколишнє середовище, а також поблизу природних територій, що особливо охороняються) далеко не завжди узгоджується з вимогою забезпечити жорсткі нормативи якості довкілля. І тут необхідно застосування спеціальних природоохоронних заходів.

1.5.2. Особливості екологічних проблем ТЕС та ГЕС, шляхи їх вирішення.

До екологічних проблем теплових електричних станцій, що використовують для вироблення електричної та теплової енергії викопне паливо, відносяться викиди оксидів азоту, двоокису сірки, твердих частинок, а також викиди СО2 в атмосферу, скиди забруднюючих речовин у водойми, наявність великої кількості відходів золошлакових матеріалів та низький рівень їх корисного.

Оксиди сірки та оксиди азотупредставляють серйозну екологічну проблему. При збільшення концентрації цих забруднюючих речовин зростає кількість захворювань дихальних шляхів, насамперед серед людей старшого покоління. Крім оксидів сірки та азоту небезпечні для здоров'я людини також аерозольні частинки кислотного характеру, що містять сульфати або сірчану кислоту (ступінь їх небезпеки залежить від розмірів: пил та більші аерозольні частинки затримуються у верхніх дихальних шляхах, а дрібні (менше 1 мкм) краплі або частинки можуть проникати в найдальші ділянки легень (ступінь шкідливого впливу пропорційна концентрації забруднюючих речовин).

Також, в результаті реакції між водою і оксидами сірки (SO2) і азоту (NOх) утворюються кислотні дощі (двоокис сірки і оксиди азоту, що виділяються, в атмосфері землі трансформуються в кислотоутворюючі частинки, які вступають в реакцію з водою атмосфери, перетворюючи її в розчини кислот, випадають як кислотні дощі). Кислотні дощі створюють загрозу існування біосфери та самої людини, є однією з причин загибелі життя у водоймах, лісів, урожаїв та рослинності, прискорюють руйнування будівель та пам'яток культури, трубопроводів, знижують родючість ґрунтів.

Тверді частки- золи віднесення теплових електростанцій в атмосферу (в обсязі понад 3 млн. тонн на рік) також негативно впливають на органи дихання людини і тварин, лісові угіддя, водні об'єкти.

Зола та шлаки- золошлакові відходи вугільних ТЕС, що розміщуються в золовідвалах, які вже зараз займають понад 22 тис. га земельних площ. Видалення та утилізація золошлакових відходів - одна з основних екологічних проблем вугільних ТЕС. Існуюча в даний час практика використання гідрозоловидалення з подальшим зберіганням золошлакових відходів не відповідає перспективним вимогам і не дозволяє ефективно використовувати золошлакові матеріали в будівельній індустрії, що призводить до збільшення накопичення золошлаків у відвалах на 25-30 млн. тонн на рік.

Скидання забруднюючих речовин у водоймищане повинні перевищувати асимілюючу здатність водних об'єктів (здатність прийняти певну масу речовин в одиницю часу без порушення норм якості води в контрольованому створі або пункті водокористування), що використовуються для питного та господарського водопостачання, у рибогосподарських та інших цілях.

Викиди СО2:частку електроенергетики Росії припадає близько чверті парникових газів, що викидаються промисловими стаціонарними джерелами. В умовах постійної уваги з боку міжнародних та російських організацій питанням зміни клімату, в електроенергетичній галузі повинні жорстко контролюватись рівні власної емісія СО2.

Екологічні проблеми ТЕС, що використовують як паливо вугілля, виражені набагато сильніше, ніж для газових електростанцій. Про це свідчать дані, наведені у таблиці 1.5.1.

Таблиця 1.5.1

Викиди забруднюючих речовин на ТЕС при виробленні 1 МВт.(при спалюванні вугілля та газу)

	Викиди забруднюючих речовин, кг/МВт.

Тому основну увагу при розробці природоохоронних технологій приділяється ТЕС, які використовують вугілля.

Як показано в п. 1.4, у низці підгалузі та видів виробництва має місце відставання технічного рівня російської електроенергетики від світових зразків. Без впровадження нового та модернізації існуючого природоохоронного обладнання на діючих російських ТЕС при номінальному їх завантаженні нормативи гранично допустимих викидів (ПДВ) можуть бути перевищені вже до 2015 року: по твердих зольним часткам - на 50% ТЕС, по оксидам азоту - на 44% ТЕС, по оксиду сірки – на 25% ТЕС.

Перелік рішень екологічних проблем на діючих ТЕС включає технологічні методи придушення оксидів азоту та впровадження систем азотоочищення, спеціальні сіроочисні установки, високоефективні золоуловлювачі, передові технології обробки води та утилізації золошлаків. Загалом для ТЕС слід використовувати диференційований підхід - залежно від виду палива, потужності та терміну експлуатації обладнання:

котельні установки зі зниженими параметрами (9 МПа/510 °С та 2,9 МПа/420 °С) та здані в експлуатацію ще в 50-ті роки. минулого століття мають бути демонтовані, як тільки з'явиться можливість забезпечити споживачів тепловою та електричною енергією з інших джерел;
на котлах, які ще тривалий час працюватимуть на твердому та газомазутному паливі, провести набір заходів для зниження викидів NO xу атмосферу (табл. 1.5.2). Ці заходи здебільшого можуть бути реалізовані ремонтними компаніями за рахунок деякого збільшення вартості та термінів проведення капітального ремонту;

на цій же групі обладнання (пиловугільні котли на параметри пари 13,8 МПа з терміном залишкової експлуатації більше 10 років) необхідно реалізувати маловитратні заходи щодо підвищення ефективності золоуловлювання та (у разі спалювання високосірчистого вугілля) спрощені схеми сіроочищення.

Таблиця 1.5.2

Способи зниження викидів NO x для діючих котлів з тривалим терміном їхньої подальшої експлуатації

Назва методу	Ефективність, %		Обмеження застосування	Примітка
Модернізація процесу топки
Малотоксичні пальники		Усі види палива	Стабільність факела та повнота згоряння палива	Ступінчасте введення повітря або палива на горизонтальній ділянці факела вимагає певної відстані до протилежного екрану
Рециркуляція димових газів		Більша цифра – для газу, менша – для високореакційного вугілля. Не годиться для АШ, Т та СС	Стабільність факела, на барабанних котлах - зростання температури перегріву	Подача газів рециркуляції – через пальники. При спалюванні вугілля – через пилосистему (разом із первинним повітрям).
Двоступінчасте спалювання		Усі види палива		При спалюванні сірковмісного палива, особливо в котлах СКД, виникає небезпека високотемпературної корозії топкових екранів
Концентричне спалювання		Буре вугілля та кам'яне вугілля з високим виходом летких		При реконструкції тангенційних топок можна обмежитись заміною пальників. Одночасно знижується шлакування та корозія топкових екранів
Триступеневе спалювання з відновленням NO x (Reburning)		Усі види палива (для АШ та Т необхідно 10-15 % газу по теплу)	Поява СО та зростання горючих у виносі	Більшого ефекту досягається при використанні газу для створення відновлювальної зони (10-15 % за теплом).

Для покращення екологічної обстановки на діючих ТЕС, з урахуванням можливого збільшення частки твердого палива у структурі їхнього паливного балансу:

на високоекономічних блоках 300-800 МВт на кансько-ачинському вугіллі для зниження утворення оксидів азоту доцільно використовувати принцип низькотемпературного спалювання, що виправдав себе на багатьох діючих котлах (П-67, БКЗ-500-140);
при використанні на блоках 300-500 МВт кам'яного вугілля Кузнецького басейну для зменшення утворення NO x, необхідно застосовувати малотоксичні пальники та східчасте спалювання палива. При поєднанні цих заходів можна забезпечити концентрацію NO xменше 350 мг/м3 і задовольнити норми на нововведене обладнання ТЕС;
при спалюванні малореакційних палив (вугілля АШ та кузнецький худий) у котлах з рідким шлаковидаленням, за наявності на електростанціях природного газу доцільно організовувати триступеневе спалювання з відновленням NO xу верхній частині топки (ребенінг-процес).

Там, де не вдається за допомогою технологічних методів зменшити концентрацію NO xдо необхідного рівня повинні застосовуватися системи азотоочищення. Перспективу промислового застосування мають дві азотоочисні технології: селективне некаталітичне відновлення та селективне каталітичне відновлення оксидів азоту.

Для зниження утворення оксидів сірки слід використовувати мокрі вапняні та аміачно-сульфатні або спрощені мокро-сухі технології. Перші дві доцільні при наведеній сірчистості палива близько 0,15 % кг/МДж, коли необхідне зв'язування більше 90-95 % SO 2 а спрощена мокросуха технологія (зменшення викидів SO 2 на 50-70 %) - при спалюванні мало- і середньосірчистих палив .

Забезпечити необхідну ефективність золоуловлювання (концентрація твердих частинок (золи) у димових газах після очищення - 50 мг/м 3 ) та відпуск золи споживачеві на діючих ТЕС можна за допомогою багатопольних горизонтальних електрофільтрів.

Електрофільтри зі стандартним (безперервним) режимом електроживлення доцільно застосовувати для уловлювання золи кансько-ачинського та донецького вугілля, а з переривчастим та імпульсним харчуванням - для уловлювання золи екібастузького та кузнецького вугілля. Електрофільтри реконструюються так, щоб їх можна було розмістити на фундаментах. Застосування мікросекундного живлення при уловлюванні золи коваля вугілля дозволяє розмістити апарати в один ярус.

Внаслідок планомірного впровадження природоохоронних заходів на діючих котлах, які ще залишаться в експлуатації до 2015 р., мають бути досягнуті концентрації шкідливих речовин, наведені у табл. 1.5.3.

Таблиця 1.5.3

Прогнозовані максимальні концентрації шкідливих викидів для діючого обладнання до 2015 р.

Викиди(У перерахунку на О 2 = 15%)	Концентрація, мг/м 3 при 2 = 6 %
Тверді частки		Усі види вугілля
Оксиди сірки		Вугілля та мазут
Оксиди азоту при встановленні котлів		Природний газ

		Буре вугілля
		Кам'яне вугілля
		Худі вугілля та АШ
Оксиди азоту при встановленні ГТУ		Природний газ

*) Мінімальна цифра - для котлів тепловою потужністю понад 500 МВт, максимальна -менше 100 МВт.

Вирішення екологічних проблем ТЕС для діючого парку електростанцій істотно відрізняється від заходів, що застосовуються для електростанцій, що знову споруджуються.

У табл. 1.5.4 містяться прогнозовані екологічні показники для новоспоруджуваних вугільних блоків ТЕС Росії до 2030 р. Для їх досягнення необхідно вдосконалювати відомі в даний час газоочисні технології та створювати нові, більш ефективні. Прогноз використання цих технологій до 2030 р. наведено у табл. 1.5.5.

Таблиця 1.5.4

Досяжні екологічні показники для новозбудованих вугільних блоків ТЕС Росії

Показник
Ступінь уловлювання SO 2 , %
Концентрація оксидів азоту (Про 2 = 6%), мг/м 3
Тверді частки, мг/м3	20¸30; обмеження за вмістом частинок розміром менше 10 мкм (РМ-10)	5¸10; обмеження за вмістом частинок розміром менше 2,5 мкм (РМ 2,5)
Ступінь уловлювання ртуті (важких металів), %
Використання золошлакових відходів, %

Вугільні енергоблоки, що будуються, необхідно оснащувати повним набором природоохоронного обладнання, включаючи установки для очищення димових газів від твердих частинок, оксидів сірки (SO 2) і оксидів азоту (NO x).

Як золоуловлювачі на нових котлах повинні використовуватися багатопільні електрофільтри, які здатні забезпечити сьогоднішні норми щодо допустимих викидів в атмосферу (масові концентрації золи в димових газах після очищення 30-50 мг/м 3 ).

Додатковий ефект при спалюванні ковальського та екібастузького вугілля може бути отриманий при зниженні температури та кондиціонуванні димових газів.

Для використання складного обладнання в обмежених умовах може застосовуватися двозонний електрофільтр. Перспективними для використання в енергетиці є комбіновані золоуловлювальні апарати (електрофільтр плюс рукавний фільтр, електрофільтр плюс водяний апарат для уловлювання у тому числі і дрібних частинок).

Для успішного вирішення проблеми утилізації золошлакових матеріалів та нанесення мінімальних екологічних збитків навколишньому середовищу при розробці систем золошлаковидалення для нових вугільних ТЕС повинні бути закладені конструктивні рішення, спрямовані на роздільне видалення золи та шлаку. Необхідно передбачити можливість 100%-го збору та відвантаження сухої золи (у тому числі – за групами фракцій), а також максимальну механізацію та автоматизацію всіх технологічних процесів.

Обов'язковим елементом нових вугільних енергоблоків, як зазначалося раніше, мають стати установки сіроочищення димових газів. В даний час на закордонних ТЕС найбільш поширені мокрі вапнякові сіроочищення, що знижують викиди SO 2 в середньому на 95%. На нових російських енергоблоках при спалюванні високосірчистого вугілля для забезпечення прийнятих і перспективних норм щодо допустимих викидів SO 2 необхідно буде використовувати такі ж схеми або вже впроваджену на Дорогобузькій ТЕЦ аміачно-сульфатну технологію сіркоочищення.

При спалюванні середньо-і малосірчистих палив (до яких належить більшість вугільних родовищ у Росії, включаючи вугілля Кузнецького та Кансько-Ачинського басейнів) досить ефективною є менш капіталомістка спрощена мокросуха технологія сіроочищення. В даний час досліджуються нові технології сіроочищення з більш ефективними сорбентами, що дозволяють вирішувати проблеми видалення шкідливих речовин комплексно (у тому числі і важких металів).

Зниження викидів оксидів азоту при спорудженні ПГУ, і при встановленні потужних пиловугільних котлів здійснюється за рахунок наступних технологічних рішень. Нормативні викиди NO xпри спалюванні природного газу ГТУ можуть бути забезпечені шляхом використання «сухих» камер згоряння останнього покоління. Ймовірно, для енергоблоків з ПГУ не потрібно встановлення азотоочищення димових газів, що викидаються в атмосферу. Складніша справа з пилокутними котлами потужних енергоблоків. Розроблені та перевірені в промисловості технологічні методи дозволяють в даний час вкластися у вітчизняні норми щодо допустимих викидів NO xтільки при спалюванні бурого вугілля, а також кам'яного вугілля марок Д і Г. Для інших кам'яного вугілля, і особливо для антрацитів, завдання може бути вирішена тільки в результаті установки за котлом каталітичного реактора і відновлення оксидів азоту, що утворилися шляхом подачі в газовий тракт аміносодержащих реагентів ( аміачної води чи сечовини).

У перспективі з огляду на необхідність наближення вітчизняних норм до європейських (де концентрація NO xу димових газах за вугільним котлом не повинна перевищувати 200 мг/м 3 при 6 % O 2), доведеться, очевидно, застосувати на нових пиловугільних котлах не тільки комплекс технологічних методів (малотоксичні пальники, різні варіанти дво- та триступінчастого спалювання), а й системи азотоочищення димових газів від NO x. Не виключено, що найближчими роками з'являться нові технології очищення димових газів від NO x. Наприклад, при встановленні на новому блоці мокро-вапнякової системи сіроочищення, значне (до 90 %) зниження викидів NO xможна буде забезпечити шляхом вдування елементарного фосфору P 4 газохід перед скрубером при температурі 121-280 °С.

В області технологій уловлювання субмікронних твердих частиноквведення вищеназваних вимог означає необхідність додавання до сухих електрофільтрів нових апаратів, що дозволяють більш ефективно (при прийнятних витратах) вловлювати субмікронні частинки: рукавних фільтрів, гібридних апаратів, що складаються з ступеня електроочищення та ступеня фільтрації, і навіть мокрих електрофільтрів. Застосування перерахованих нових технологій крім твердих субмікронних частинок дозволяє вловлювати ще й ртуть, а також її з'єднання. Все це необхідно буде враховувати при виборі газоочисного обладнання, оскільки в промислово розвинених країнах вже приділяється велика увага зменшенню викидів ртуті з димовими газами ТЕС.

Таблиця 1.5.5.

Перспективні технології зниження викидів забруднюючих речовин в атмосферу від ТЕС

Найменування забруднюючих речовин	До 2010р.
Технологія, її ефективність
Оксиди азоту	Технологічні методи
	для котлів на вугіллі – 30÷50 %; для ПГУ на природному газі – 50 мг/м 3	для котлів на вугіллі – 40÷60 %; для ПГУ - 20÷30 мг/м 3	для котлів на вугіллі – 50÷70 %; для ПГУ - 10÷15 мг/м 3
	СНКВ - 30÷50%	СНКВ-М - 50÷80 %	ВКВ - 90÷95 %
	ВКВ - 70÷80 %	ВКВ - 80÷90 %
Оксиди сірки	Малосірнисті палива
	Використання мокрих золоуловлювачів η = 30÷60 %; спрощена мокросуха технологія - η = = 50÷60 %	Мокра вапнякова (вапняна) технологія η = 80÷90 %	Мокра вапнякова (вапняна) технологія η = 90÷95 %
	Сірчисте паливо
	Мокрі (вапнякова, аміачно-сульфатна, сульфатно-магнієва) технології
	η SO2 = 90÷95 %	η SO2 = 95÷98 %
	Мокросуха технологія з циркулюючою інертною масою η SO2 = 90 %	Мокросуха технологія із ЦКС η SO2 = 92÷95 %	Аміачно-циклічна технологія SO2 = 99 %
		Мокросуха технологія із ЦКС η SO2 = 92÷95 %	Мокрі технології з новими ефективними сорбентами SO2 = 99 %
Зольні частки	Електрофільтри η = 98%; Модернізовані мокрі золоуловлювачі η > 95%	Електрофільтри η = 98÷99%; Рукавні фільтри η = 98÷99%; Комбіновані сухі апарати (електрофільтр + фільтр тканини) η = 99,0 %	Електрофільтри > 99,5 %; Мокрі електрофільтри > 99,5 %; Сухі гібридні апарати > 99,5 %; Комплексне очищення в мокрих ЕФ з імпульсним електроживленням
Ртуть (важкі метали)		Введення сорбентів (активоване вугілля та ін.) перед електрофільтром; η = 50÷60 %	Введення галогеновмісних сорбентів у газовий тракт + сіркоочищення; η = 90÷95 %
	Підвищення економічності енергоблоків, зокрема. при комбінованому виробленні електроенергії та тепла	Пілотні проекти з виведенням СО 2 з циклу енергоустановок та подальшого його поховання	Великі демонстраційні установки з різними технологіями виведення із циклу та поховання СО 2:

Основною проблемою діючих ГЕС галузі є обов'язковість одночасного виконання таких вимог:

Безумовне забезпечення виробітку обсягів електроенергії, заданих диспетчерським графіком;

Дотримання пріоритетів питного та господарсько-побутового водопостачання, судноплавства, рибного господарства на ділянках річок та водосховищ, що мають важливе значення для збереження та відтворення рибних ресурсів, виконання режиму наповнення та спрацювання водоймищ, недопущення ерозії берегової лінії водоймищ та скидання в них олій.

При цьому на споруджуваних ГЕС необхідно своєчасне вирішення проблем лісозведення, затоплення земель, перекриття шляхів міграції риб, переселення населення із зони затоплення та ін.

Стосовно об'єктів гідроенергетики природоохоронні заходи включають:

вибір створів нових ГЕС з урахуванням екологічного благополуччя регіону із забезпеченням пріоритету збереження біорізноманіття та охорони природних територій, що особливо охороняються, при проектуванні та розміщенні нових ГЕС;
забезпечення повної та своєчасної компенсації збитків водним біологічним ресурсам;
проведення меліоративних робіт та обвалування мілководних зон водоймищ для комплексного (сільськогосподарського та рибогосподарського) їх використання;
будівництво компенсаційних рибогосподарських об'єктів, рибопропускних та захисних споруд, розробка заходів для збереження рибних запасів, місць розмноження та нагулу, впровадження технічних пристроїв для збереження шляхів міграції риб з метою зменшення негативного впливу гідровузлів на іхтіофауну;
розробка та впровадження селективних водозаборів ГЕС, що дозволяють регулювати температурний режим води у нижньому б'єфі, шляхом її забору з різних глибин водосховища та зменшення тим самим впливу на мікроклімат;
реконструкція систем водовідведення з метою повного припинення скидів у водні об'єкти неочищених господарських стоків;
застосування сучасних матеріалів у різних елементах гідросилового та гідромеханічного обладнання, зведення каскадів ГЕС та малих ГЕС із блок-модулів заводського виготовлення з використанням наплавної технології;
використання робочих коліс, що виключають протікання екологічно небезпечних рідин у проточну частину;
застосування самозмащувальних матеріалів у вузлах тертя механізмів кінематики (без використання олій);
організація забезпечення комфортним житлом населення, яке переселяється із зон затоплення.

1.5.3. Проблема емісії парникових газів

Дуже гостра екологічна проблема для енергетиків, пов'язана з використанням органічного палива – викиди в атмосферу основного парникового газу – CO 2 . У ЄС уже зараз запроваджено платежі за підвищені викиди СО 2 на теплових електростанціях.

Ефективним, зокрема. і з точки зору зменшення викидів CO 2 є вдосконалення процесів виробництва енергії на ТЕС на основі:

впровадження вугільних енергоблоків на надкритичні (к.п.д.=41%) та суперкритичні (к.п.д.=46%) параметри пари;
впровадження парогазових установок (к.п.д. = 55-60%);
застосування котлів з циркулюючим киплячим шаром при спалюванні низькосортних палив;
застосування палив з підвищеною теплотворністю та природного газу;
використання технологій спалювання палива, які використовують кисень.

Процес секвестрації вуглекислоти, що утворюється при спалюванні органічного палива, складається з трьох основних ланок: уловлювання, транспортування та поховання.

Процес уловлювання вуглекислоти може бути організований або після спалювання палива (уловлювання з димових газів), або до його спалювання (видалення 2 в процесі газифікації палива).

При вловлюванні вуглекислоти можуть застосовуватись різні фізичні або хімічні методи: кріогенне відділення, мембранна сепарація, фізична адсорбція або хімічна абсорбція. У перспективі можливе промислове застосування нетрадиційних методів зниження емісії СО 2: спалювання палива в хімічному циклі, суха регенеративна адсорбція та ін.

Важливим перспективним напрямом зниження емісії CO 2 є його поховання у земних порожнинах методами:

використання пористих структур;
використання резервуарів у солях;
закачування в діючі нафтові пласти.

Найкращих результатів при новому будівництві очікується від енергоблоків ПДУ з газифікацією вугілля. Технологічно такі установки допускають отримання надлишкового водню для використання його в технологічних процесах або як паливо для паливних елементів (аналогічні ПГУ потужністю до 500 МВт (але без сепарації та виведення CO 2) вже експлуатуються на електростанціях, що обслуговують нафтопереробні заводи. Сировиною для них служать важкі нафтові залишки, а їх продукція - електрична енергія, тепло у вигляді пари та водень, що використовується у процесах нафтопереробки).

Інститут Транспорту та Зв'язку

Громадянська оборона

Тема: Екологічні проблеми енергетики

Тип: Реферат

Виконав: Сітніков Максим

група 3301 BN

Дата здачі на перевірку: ______ ___

Дата повернення на доопрацювання:______ ___

Залік/не залік

Викладач: Л.М. Загребіна

Вступ

Проблеми енергетики

який вплив на біосферу та окремі її елементи надають основні види сучасної (теплової, водної, атомної) енергетики та як змінюватиметься співвідношення цих видів в енергетичному балансі у найближчій та віддаленій перспективі;

чи можна зменшити негативний вплив на середовище сучасних (традиційних) методів отримання та використання енергії;

які можливості виробництва енергії за рахунок альтернативних (нетрадиційних) ресурсів, таких як енергія сонця, вітру, термальних вод та інших джерел, що належать до невичерпних та екологічно чистих.

Екологічні проблеми теплової енергетики

Екологічні проблеми гідроенергетики

Екологічні проблеми ядерної енергетики

Деякі параметри впливу АЕС та ТЕС на середу представлені в таблиці:

Чинники впливу на середу

3,5 млн.т вугілля

1,5 т урану

або 1000 тонн уранової руди

вуглекислий газ

сірчистий ангідрид

та інші з'єднання

радіоактивні

Загалом можна назвати такі впливи АЕС на середу:

руйнування екосистем та його елементів (грунтів, грунтів, водоносних структур тощо. п.) у місцях видобутку руд (особливо при відкритому способі);

вилучення земель для будівництва самих АЕС. Особливо значні території відчужуються під будівництво споруд для подачі, відведення та охолодження підігрітих вод. Для електростанції потужністю 1000 МВт потрібно ставок-охолоджувач площею близько 800-900 га. Ставки можуть замінюватися гігантськими градирнями з діаметром біля основи 100-120 м і висотою, що дорівнює 40-поверховому будинку;

вилучення значних обсягів вод із різних джерел та скидання підігрітих вод. Якщо ці води потрапляють у річки та інші джерела, у них спостерігається втрата кисню, зростає ймовірність цвітіння, зростають явища теплового стресу у гідробіонтів;

не виключено радіоактивне забруднення атмосфери, вод та ґрунтів у процесі видобутку та транспортування сировини, а також при роботі АЕС, складуванні та переробці відходів, їх похованнях.

Деякі шляхи вирішення проблем сучасної енергетики

Альтернативні джерела отримання енергії

Сонце як джерело теплової енергії

Сонце як джерело електричної енергії

Використання сонячної енергії через фотосинтез та біомасу

Вітер як джерело енергії

Можливості використання нетрадиційних гідроресурсів

Енергетичні ресурси морських, океанічних та термальних вод

Термоядерна енергія

Висновок

Насамкінець можна дійти невтішного висновку, що сучасний рівень знань, і навіть наявні і що у стадії розробок технології дають основу оптимістичних прогнозів: людству не загрожує тупикова ситуація щодо вичерпання енергетичних ресурсів, ні з плані породжуваних енергетикою екологічних проблем. Є реальні можливості для переходу на альтернативні джерела енергії (невичерпні та екологічно чисті). З цих позицій сучасні методи отримання енергії можна як свого роду перехідні. Питання полягає в тому, яка тривалість цього перехідного періоду і які є можливості для його скорочення

Період багато країн ухвалили рішення про повну або поступову відмову від розвитку атомної енергетики. 1.3 Особливості альтернативної водневої енергетики Воднева енергетика включає такі основні напрямки: Розробка ефективних методів і процесів великомасштабного отримання дешевого водню з метану та сірководневмісного природного газу, а також на базі розкладання води; ...

Може дозволити суттєво змінити екологічну ситуацію в країні, покращити охорону навколишнього середовища та використання природних ресурсів. Очевидно, що не можна вирішити екологічні проблеми, вийти на сталий тип розвитку без загального покращення економічного становища країни, ефективної макроекономічної політики. На погіршення екологічної ситуації в республіці впливає низка економічних та...

Варіанті при максимальному споживанні енергоресурсів у 2020 р. становитимуть 99% рівня відповідних викидів у 1990 р., а 2030 р. перевищать їх у 3…4%. Екологічні проблеми розвитку електроенергетики в РАТ «ЄЕС Росії» Основними факторами, що визначають екологічне навантаження при виробництві електричної енергії, є: Наявність високого рівня валових викидів шкідливих речовин у...

Енергетична криза виникає в ті моменти, коли попит на енергоносії піднявся вище за їх пропозицію. Причини такої кризи лежать у сфері політики, логістики та фізичного дефіциту енергоносіїв.

Споживання енергії це обов'язкова умова існування людського суспільства. Наявність енергії, доступної споживання - це основна умова задоволення людських потреб, зростання тривалості життя, поліпшення її умов.

Однак енергетика стратегічно негативно впливає на навколишнє середовище і людину, тобто на екологію. Енергетика змінює атмосферу (зростає споживання кисню, викиди вологи, газу, твердих елементів). Енергетика збиває з ритму гідросферу Землі (зростає споживання води, створюються штучні водосховища, скидаються нагріті та забруднені води, відходи). Літосфера також сильно страждає (вичерпування викопного палива, зміна ландшафту, наповнення землі токсичними відходами).

Однак, незважаючи на зазначені вище фактори, зростання споживання енергії продовжувалося і його продовження не викликало сильної тривоги у суспільстві. Подібний стан справ протримався до середини сімдесятих років. Саме тоді в руках вчених виявилося безліч даних, які свідчили про дуже сильний тиск антропогенезу на клімат. Були зроблені висновки - цей тиск таїть загрози глобальних катастроф при зростанні енергоспоживання. З тих пір ця наукова проблема стала привертати в собі напевно найпильнішу увагу.

Вважається, що саме енергетика стала однією з основних причин такої зміни. Під нею, при цьому, ми розуміємо будь-яку сферу життєдіяльності людини, пов'язану із споживанням, та виробництвом енергії. Більшість енергетики забезпечується споживанням енергії, яка звільняється під час спалювання викопного палива (вугілля. Газа, нафти) а це призводить до викиду в атмосферу землі великої кількості забруднюючих речовин.

Навіть такий спрощений підхід завдає шкоди світовій економіці. Він може завдати нищівного удару по економіці країн, які не досягли достатнього для закінчення індустріальної стадії розвитку рівня поглинання енергії. До таких країн входить і Російська Федерація. Все, насправді набагато складніше. Крім парникового ефекту, який виник у тому числі й через енергетику, на клімат нашої планети впливають природні причини. З

Серед них: сонячна активність, вулканічна, зміна параметрів орбіти Землі, коливання у системі океан-атмосфера. А тут усі аспекти ще не вивчені і на половину, і коректного аналізу проблеми можна досягти лише з урахуванням усіх факторів. При цьому потрібно внести деяку ясність у питання про те, як поведеться загальносвітове енергоспоживання в майбутньому, і чи правда людству необхідно буде встановити жорсткі обмеження для споживання енергії, щоб уникнути катастрофічних наслідків глобального потепління.

Екологічні проблеми теплової енергетики

Екологічні проблеми гідроенергетики

Екологічні проблеми ядерної енергетики

Деякі шляхи вирішення проблем сучасної енергетики

Альтернативні джерела отримання енергії

Сонце як джерело теплової енергії

Сонце як джерело електричної енергії

Використання сонячної енергії через фотосинтез та біомасу

Вітер як джерело енергії

Можливості використання нетрадиційних гідроресурсів

Енергетичні ресурси морських, океанічних та термальних вод

Термоядерна енергія

4. Екологічні проблеми ядерної енергетики

Викиди забруднюючих речовин, кг/МВт.

Можливо, вас зацікавить